{
 "cells": [
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": [
    "# 查询转换以增强 RAG 系统\n",
    "通过修改用户查询，我们可以显著提高检索信息的关联性和全面性。\n",
    "\n",
    "实现了三种查询转换技术，以在不依赖 LangChain 等专用库的情况下增强 RAG 系统中的检索性能。\n",
    "\n",
    "------\n",
    "主要转换技术\n",
    "1. 查询重写：使查询更加具体和详细，从而提高搜索精度。\n",
    "\n",
    "2. 回退提示：生成更广泛的查询，以检索有用的上下文信息。\n",
    "\n",
    "3. 子查询分解：将复杂查询拆分为更简单的组件，以实现全面检索。\n",
    "\n",
    "------\n",
    "实现步骤：\n",
    "- 处理文档以创建向量存储：从PDF 中提取文本，分割文本块并创建向量存储\n",
    "- 应用查询转换技术：\n",
    "  - 查询重写（Query Rewriting）：通过使查询更加具体和详细，从而提高检索的准确性\n",
    "  - 回退提示（Step-back Prompting）：生成更广泛的查询以检索上下文背景信息\n",
    "  - 子查询分解（Sub-query Decomposition）：将复杂查询拆分为更简单的组成部分，以实现全面检索\n",
    "- 通过上面的查询转换，创建新查询嵌入并检索文档\n",
    "- 根据检索到的内容生成回答"
   ],
   "id": "5c4f3a0b1ea94852"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:05:56.950469Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:05:54.304011Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "import fitz\n",
    "import os\n",
    "import re\n",
    "import json\n",
    "import numpy as np\n",
    "from tqdm import tqdm\n",
    "from openai import OpenAI\n",
    "from dotenv import load_dotenv\n",
    "\n",
    "load_dotenv()"
   ],
   "id": "28933be563879291",
   "outputs": [
    {
     "data": {
      "text/plain": [
       "True"
      ]
     },
     "execution_count": 1,
     "metadata": {},
     "output_type": "execute_result"
    }
   ],
   "execution_count": 1
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:05:59.047107Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:05:58.697350Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "client = OpenAI(\n",
    "    base_url=os.getenv(\"LLM_BASE_URL\"),\n",
    "    api_key=os.getenv(\"LLM_API_KEY\")\n",
    ")\n",
    "llm_model = os.getenv(\"LLM_MODEL_ID\")\n",
    "embedding_model = os.getenv(\"EMBEDDING_MODEL_ID\")\n",
    "\n",
    "pdf_path = \"../../data/AI_Information.en.zh-CN.pdf\""
   ],
   "id": "260c90e2f1d9fd4b",
   "outputs": [],
   "execution_count": 2
  },
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": [
    "## 实现查询转换技术\n",
    "### 1. 查询重写（Query Rewriting）\n",
    "该技术通过使查询更加具体和详细，从而提高检索的准确性"
   ],
   "id": "fc0f4a5fff284a66"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:06:02.201266Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:06:02.197381Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "def rewrite_query(original_query):\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    重写查询以使其更加具体和详细，从而提高检索效果。\n",
    "\n",
    "    Args:\n",
    "        original_query (str): 用户原始查询\n",
    "        model (str): 用于查询重写的模型\n",
    "\n",
    "    Returns:\n",
    "        str: 重写后的查询\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    # 定义系统提示，指导AI助手的行为\n",
    "    system_prompt = \"您是一个专注于优化搜索查询的AI助手。您的任务是通过重写用户查询，使其更加具体、详细，并提升检索相关信息的有效性。\"\n",
    "\n",
    "    # 定义用户提示，包含需要重写的原始查询\n",
    "    user_prompt = f\"\"\"\n",
    "    请优化以下搜索查询，使其满足：\n",
    "    1. 增强查询的具体性和详细程度\n",
    "    2. 包含有助于获取准确信息的相关术语和核心概念\n",
    "\n",
    "    原始查询：{original_query}\n",
    "\n",
    "    优化后的查询：\n",
    "    \"\"\"\n",
    "\n",
    "    # 使用指定模型生成重写后的查询\n",
    "    response = client.chat.completions.create(\n",
    "        model=llm_model,\n",
    "        temperature=0.0,  # 确保输出的确定性\n",
    "        messages=[\n",
    "            {\"role\": \"system\", \"content\": system_prompt},\n",
    "            {\"role\": \"user\", \"content\": user_prompt}\n",
    "        ]\n",
    "    )\n",
    "\n",
    "    # 返回重写后的查询，并去除首尾的空白字符\n",
    "    return response.choices[0].message.content.strip()\n"
   ],
   "id": "a6eaa0fe106ec77a",
   "outputs": [],
   "execution_count": 3
  },
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": [
    "### 2. 回退提示（Step-back Prompting）\n",
    "该技术生成更广泛的查询以检索上下文背景信息。"
   ],
   "id": "9c197e1da7e46ccf"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:06:05.680765Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:06:05.676531Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "def generate_step_back_query(original_query):\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    生成一个更广泛的“回退”查询以检索更宽泛的上下文信息。\n",
    "\n",
    "    Args:\n",
    "        original_query (str): 原始用户查询\n",
    "        model (str): 用于生成回退查询的模型\n",
    "\n",
    "    Returns:\n",
    "        str: 回退查询\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    # 定义系统提示，以指导AI助手的行为\n",
    "    system_prompt = \"您是一个专注于搜索策略的AI助手。您的任务是将特定查询转化为更宽泛、更通用的版本，以帮助检索相关背景信息。\"\n",
    "\n",
    "    # 定义用户提示，包含要概括的原始查询\n",
    "    user_prompt = f\"\"\"\n",
    "    请基于以下具体查询生成更通用的版本，要求：\n",
    "    1. 扩大查询范围以涵盖背景信息\n",
    "    2. 包含潜在相关领域的关键概念\n",
    "    3. 保持语义完整性\n",
    "\n",
    "    原始查询: {original_query}\n",
    "\n",
    "    通用化查询：\n",
    "    \"\"\"\n",
    "\n",
    "    # 使用指定的模型生成回退查询\n",
    "    response = client.chat.completions.create(\n",
    "        model=llm_model,\n",
    "        temperature=0.1,  # 稍微高点以增加多样性\n",
    "        messages=[\n",
    "            {\"role\": \"system\", \"content\": system_prompt},\n",
    "            {\"role\": \"user\", \"content\": user_prompt}\n",
    "        ]\n",
    "    )\n",
    "\n",
    "    # 返回回退查询，去除任何前导/尾随空格\n",
    "    return response.choices[0].message.content.strip()\n"
   ],
   "id": "593123080563d375",
   "outputs": [],
   "execution_count": 4
  },
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": [
    "### 3. 子查询分解（Sub-query Decomposition）\n",
    "该技术将复杂查询拆分为更简单的组成部分，以实现全面检索。\n"
   ],
   "id": "e53eb96f50b9dac0"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:06:08.967348Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:06:08.962685Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "def decompose_query(original_query, num_subqueries=4):\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    将复杂查询分解为更简单的子查询。\n",
    "\n",
    "    Args:\n",
    "        original_query (str): 原始的复杂查询\n",
    "        num_subqueries (int): 要生成的子查询数量\n",
    "        model (str): 用于查询分解的模型\n",
    "\n",
    "    Returns:\n",
    "        List[str]: 更简单子查询的列表\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    # 定义系统提示，指导AI助手的行为\n",
    "    system_prompt = \"您是一个专门负责分解复杂问题的AI助手。您的任务是将复杂的查询拆解成更简单的子问题，这些子问题的答案组合起来能够解决原始查询。\"\n",
    "\n",
    "    # 使用需要分解的原始查询定义用户提示\n",
    "    user_prompt = f\"\"\"\n",
    "    将以下复杂查询分解为{num_subqueries}个更简单的子问题。每个子问题应聚焦原始问题的不同方面。\n",
    "\n",
    "    原始查询: {original_query}\n",
    "\n",
    "    请生成{num_subqueries}个子问题，每个问题单独一行，按以下格式：\n",
    "    1. [第一个子问题]\n",
    "    2. [第二个子问题]\n",
    "    依此类推...\n",
    "    \"\"\"\n",
    "\n",
    "    # 使用指定模型生成子查询\n",
    "    response = client.chat.completions.create(\n",
    "        model=llm_model,\n",
    "        temperature=0.2,\n",
    "        messages=[\n",
    "            {\"role\": \"system\", \"content\": system_prompt},\n",
    "            {\"role\": \"user\", \"content\": user_prompt}\n",
    "        ]\n",
    "    )\n",
    "\n",
    "    # 处理响应以提取子查询\n",
    "    content = response.choices[0].message.content.strip()\n",
    "\n",
    "    pattern = r'^\\d+\\.\\s*(.*)'\n",
    "    return [re.match(pattern, line).group(1) for line in content.split('\\n') if line.strip()]\n",
    "\n",
    "    # 使用简单解析提取编号的查询\n",
    "    # lines = content.split(\"\\n\")\n",
    "    # sub_queries = []\n",
    "    # for line in lines:\n",
    "    #     if line.strip() and any(line.strip().startswith(f\"{i}.\") for i in range(1, 10)):\n",
    "    #         # 移除编号和前导空格\n",
    "    #         query = line.strip()\n",
    "    #         query = query[query.find(\".\")+1:].strip()\n",
    "    #         sub_queries.append(query)\n",
    "    # return sub_queries\n"
   ],
   "id": "d771670d57ec3476",
   "outputs": [],
   "execution_count": 5
  },
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": [
    "## 展示查询转换技术\n",
    "让我们将这些技术应用到一个示例查询中。\n"
   ],
   "id": "1822850fe9128e6c"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:06:34.761616Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:06:14.872969Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "# 示例查询\n",
    "original_query = \"人工智能 (AI) 对工作自动化和就业有何影响？\"\n",
    "\n",
    "# 应用查询转换技术\n",
    "print(\"原始查询:\", original_query)\n",
    "\n",
    "# 查询重写\n",
    "rewritten_query = rewrite_query(original_query)\n",
    "print(\"\\n1. 重写后的查询:\")\n",
    "print(rewritten_query)\n",
    "\n",
    "# 回退提示（生成更宽泛的查询）\n",
    "step_back_query = generate_step_back_query(original_query)\n",
    "print(\"\\n2. 回退查询:\")\n",
    "print(step_back_query)\n",
    "\n",
    "# 子查询分解（将复杂查询拆分为简单组件）\n",
    "sub_queries = decompose_query(original_query, num_subqueries=4)\n",
    "print(\"\\n3. 子查询:\")\n",
    "for i, query in enumerate(sub_queries, 1):\n",
    "    print(f\"   {i}. {query}\")\n"
   ],
   "id": "d1177e2d85d56c87",
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "原始查询: 人工智能 (AI) 对工作自动化和就业有何影响？\n",
      "\n",
      "1. 重写后的查询:\n",
      "优化后的查询：\n",
      "\n",
      "\"人工智能(AI)和自动化技术对劳动力市场的具体影响：包括就业替代效应、新岗位创造、技能需求变化、行业转型案例(2018-2023年数据)，以及各国应对AI工作自动化的政策措施分析\"\n",
      "\n",
      "这个优化版本：\n",
      "1. 明确了时间范围(2018-2023)\n",
      "2. 包含了具体的影响维度(替代效应/岗位创造/技能需求)\n",
      "3. 要求实证案例和数据支持\n",
      "4. 增加了政策应对层面的查询\n",
      "5. 使用了专业术语如\"就业替代效应\"\n",
      "6. 涵盖了宏观(行业转型)和微观(技能需求)层面\n",
      "7. 保持了核心概念(AI、自动化、就业影响)\n",
      "\n",
      "2. 回退查询:\n",
      "通用化查询：\n",
      "1. 人工智能技术发展对劳动力市场的影响研究\n",
      "2. 自动化技术变革与就业结构演变的关系分析\n",
      "3. 数字时代下新兴技术对职业发展的综合影响\n",
      "4. 第四次工业革命中技术替代与就业创造的双重效应\n",
      "5. 智能自动化对传统工作岗位的冲击与转型路径\n",
      "\n",
      "这些扩展查询涵盖了：\n",
      "- 更广泛的技术背景（数字时代、第四次工业革命）\n",
      "- 相关领域概念（劳动力市场、就业结构、职业发展）\n",
      "- 双向影响（替代与创造效应）\n",
      "- 历史比较视角（工业革命）\n",
      "- 解决方案维度（转型路径）\n",
      "\n",
      "保持了原始查询的核心语义，同时拓展了研究维度和背景框架。\n",
      "\n",
      "3. 子查询:\n",
      "   1. 人工智能在哪些行业或领域已经实现了工作自动化？  \n",
      "   2. 工作自动化对就业市场的整体影响是什么（例如就业率、岗位数量变化）？  \n",
      "   3. 人工智能创造的就业机会主要集中在哪些领域？  \n",
      "   4. 如何应对人工智能带来的就业结构变化（例如技能培训、政策调整）？\n"
     ]
    }
   ],
   "execution_count": 6
  },
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": [
    "## 构建一个简单的向量存储\n",
    "为了演示查询转换技术如何与检索集成，实现一个简单的向量存储。\n"
   ],
   "id": "acea32f99acde61c"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:09:54.009114Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:09:54.003127Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "class SimpleVectorStore:\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    使用NumPy实现的简单向量存储。\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    def __init__(self):\n",
    "        \"\"\"\n",
    "        初始化向量存储。\n",
    "        \"\"\"\n",
    "        self.vectors = []  # 用于存储嵌入向量的列表\n",
    "        self.texts = []  # 用于存储原始文本的列表\n",
    "        self.metadata = []  # 用于存储每个文本元数据的列表\n",
    "\n",
    "    def add_item(self, text, embedding, metadata=None):\n",
    "        \"\"\"\n",
    "        向向量存储中添加一个项目。\n",
    "\n",
    "        Args:\n",
    "        text (str): 原始文本。\n",
    "        embedding (List[float]): 嵌入向量。\n",
    "        metadata (dict, 可选): 额外的元数据。\n",
    "        \"\"\"\n",
    "        self.vectors.append(np.array(embedding))  # 将嵌入转换为numpy数组并添加到向量列表中\n",
    "        self.texts.append(text)  # 将原始文本添加到文本列表中\n",
    "        self.metadata.append(metadata or {})  # 添加元数据到元数据列表中，如果没有提供则使用空字典\n",
    "\n",
    "    def similarity_search(self, query_embedding, k=5):\n",
    "        \"\"\"\n",
    "        查找与查询嵌入最相似的项目。\n",
    "\n",
    "        Args:\n",
    "        query_embedding (List[float]): 查询嵌入向量。\n",
    "        k (int): 返回的结果数量。\n",
    "\n",
    "        Returns:\n",
    "        List[Dict]: 包含文本和元数据的前k个最相似项。\n",
    "        \"\"\"\n",
    "        if not self.vectors:\n",
    "            return []  # 如果没有存储向量，则返回空列表\n",
    "\n",
    "        # 将查询嵌入转换为numpy数组\n",
    "        query_vector = np.array(query_embedding)\n",
    "\n",
    "        # 使用余弦相似度计算相似度\n",
    "        similarities = []\n",
    "        for i, vector in enumerate(self.vectors):\n",
    "            # 计算查询向量与存储向量之间的余弦相似度\n",
    "            similarity = np.dot(query_vector, vector) / (np.linalg.norm(query_vector) * np.linalg.norm(vector))\n",
    "            similarities.append((i, similarity))  # 添加索引和相似度分数\n",
    "\n",
    "        # 按相似度排序（降序）\n",
    "        similarities.sort(key=lambda x: x[1], reverse=True)\n",
    "\n",
    "        # 返回前k个结果\n",
    "        results = []\n",
    "        for i in range(min(k, len(similarities))):\n",
    "            idx, score = similarities[i]\n",
    "            results.append({\n",
    "                \"text\": self.texts[idx],  # 添加对应的文本\n",
    "                \"metadata\": self.metadata[idx],  # 添加对应的元数据\n",
    "                \"similarity\": score  # 添加相似度分数\n",
    "            })\n",
    "\n",
    "        return results  # 返回前k个最相似项的列表\n"
   ],
   "id": "41f3ea799b264f2e",
   "outputs": [],
   "execution_count": 7
  },
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": "## 构建一个简单的嵌入模型",
   "id": "e7536e07d15ae2fe"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:09:59.812754Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:09:59.809408Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "def create_embeddings(text):\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    使用Embedding模型为给定文本创建嵌入向量。\n",
    "\n",
    "    Args:\n",
    "    text (str): 要创建嵌入向量的输入文本。\n",
    "\n",
    "    Returns:\n",
    "    List[float]: 嵌入向量。\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    # 通过将字符串输入转换为列表来处理字符串和列表输入\n",
    "    input_text = text if isinstance(text, list) else [text]\n",
    "\n",
    "    # 使用指定的模型为输入文本创建嵌入向量\n",
    "    response = client.embeddings.create(\n",
    "        model=embedding_model,\n",
    "        input=input_text\n",
    "    )\n",
    "\n",
    "    # 如果输入是字符串，仅返回第一个嵌入向量\n",
    "    if isinstance(text, str):\n",
    "        return response.data[0].embedding\n",
    "\n",
    "    # 否则，将所有嵌入向量作为向量列表返回\n",
    "    return [item.embedding for item in response.data]\n"
   ],
   "id": "26ad79db7ed3b96b",
   "outputs": [],
   "execution_count": 8
  },
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": "## 使用查询转换实现RAG",
   "id": "e6eaafb0112c8ad3"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:10:03.049042Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:10:03.046043Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "def extract_text_from_pdf(pdf_path):\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    从 PDF 文件中提取文本，并打印前 `num_chars` 个字符。\n",
    "\n",
    "    Args:\n",
    "    pdf_path (str): Path to the PDF file.\n",
    "\n",
    "    Returns:\n",
    "    str: Extracted text from the PDF.\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    # 打开 PDF 文件\n",
    "    mypdf = fitz.open(pdf_path)\n",
    "    all_text = \"\"  # 初始化一个空字符串以存储提取的文本\n",
    "\n",
    "    # Iterate through each page in the PDF\n",
    "    for page_num in range(mypdf.page_count):\n",
    "        page = mypdf[page_num]\n",
    "        text = page.get_text(\"text\")  # 从页面中提取文本\n",
    "        all_text += text  # 将提取的文本追加到 all_text 字符串中\n",
    "\n",
    "    return all_text  # 返回提取的文本"
   ],
   "id": "789355e9661341dd",
   "outputs": [],
   "execution_count": 9
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:10:07.905554Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:10:07.900551Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "def chunk_text(text, n, overlap):\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    将文本分割为重叠的块\n",
    "\n",
    "    Args:\n",
    "    text (str): 要分割的文本\n",
    "    n (int): 每个块的字符数\n",
    "    overlap (int): 块之间的重叠字符数\n",
    "\n",
    "    Returns:\n",
    "    List[str]: 文本块列表\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    chunks = []  #\n",
    "    for i in range(0, len(text), n - overlap):\n",
    "        # 添加从当前索引到索引 + 块大小的文本块\n",
    "        chunks.append(text[i:i + n])\n",
    "\n",
    "    return chunks  # Return the list of text chunks"
   ],
   "id": "e9aa0d18e3947a73",
   "outputs": [],
   "execution_count": 10
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:10:12.038065Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:10:12.033328Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "def process_document(pdf_path, chunk_size=1000, chunk_overlap=200):\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    为RAG处理文档。\n",
    "\n",
    "    Args:\n",
    "    pdf_path (str): PDF文件的路径。\n",
    "    chunk_size (int): 每个文本块的大小（以字符为单位）。\n",
    "    chunk_overlap (int): 文本块之间的重叠大小（以字符为单位）。\n",
    "\n",
    "    Returns:\n",
    "    SimpleVectorStore: 包含文档文本块及其嵌入向量的向量存储。\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    print(\"从PDF中提取文本...\")\n",
    "    extracted_text = extract_text_from_pdf(pdf_path)  # 调用函数提取PDF中的文本\n",
    "\n",
    "    print(\"分割文本...\")\n",
    "    chunks = chunk_text(extracted_text, chunk_size, chunk_overlap)  # 将提取的文本分割为多个块\n",
    "    print(f\"创建了 {len(chunks)} 个文本块\")\n",
    "\n",
    "    print(\"为文本块创建嵌入向量...\")\n",
    "    # 为了提高效率，一次性为所有文本块创建嵌入向量\n",
    "    chunk_embeddings = create_embeddings(chunks)\n",
    "\n",
    "    # 创建向量存储\n",
    "    store = SimpleVectorStore()\n",
    "\n",
    "    # 将文本块添加到向量存储中\n",
    "    for i, (chunk, embedding) in enumerate(zip(chunks, chunk_embeddings)):\n",
    "        store.add_item(\n",
    "            text=chunk,  # 文本内容\n",
    "            embedding=embedding,  # 嵌入向量\n",
    "            metadata={\"index\": i, \"source\": pdf_path}  # 元数据，包括索引和源文件路径\n",
    "        )\n",
    "\n",
    "    print(f\"向向量存储中添加了 {len(chunks)} 个文本块\")\n",
    "    return store\n"
   ],
   "id": "9f71d287b2add2fb",
   "outputs": [],
   "execution_count": 11
  },
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": "## 基于查询转换的检索增强生成",
   "id": "cd293034b00962b"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:10:15.999400Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:10:15.992721Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "def transformed_search(query, vector_store, transformation_type, top_k=3):\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    使用转换后的查询进行搜索。\n",
    "\n",
    "    Args:\n",
    "        query (str): 原始查询\n",
    "        vector_store (SimpleVectorStore): 用于搜索的向量存储\n",
    "        transformation_type (str): 转换类型 ('rewrite', 'step_back', 或 'decompose')\n",
    "        top_k (int): 返回的结果数量\n",
    "\n",
    "    Returns:\n",
    "        List[Dict]: 搜索结果\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    print(f\"转换类型: {transformation_type}\")\n",
    "    print(f\"原始查询: {query}\")\n",
    "\n",
    "    results = []\n",
    "\n",
    "    if transformation_type == \"rewrite\":\n",
    "        # 查询重写\n",
    "        transformed_query = rewrite_query(query)\n",
    "        print(f\"重写后的查询: {transformed_query}\")\n",
    "\n",
    "        # 为转换后的查询创建嵌入向量\n",
    "        query_embedding = create_embeddings(transformed_query)\n",
    "\n",
    "        # 使用重写后的查询进行搜索\n",
    "        results = vector_store.similarity_search(query_embedding, k=top_k)\n",
    "\n",
    "    elif transformation_type == \"step_back\":\n",
    "        # 回退提示\n",
    "        transformed_query = generate_step_back_query(query)\n",
    "        print(f\"后退查询: {transformed_query}\")\n",
    "\n",
    "        # 为转换后的查询创建嵌入向量\n",
    "        query_embedding = create_embeddings(transformed_query)\n",
    "\n",
    "        # 使用回退查询进行搜索\n",
    "        results = vector_store.similarity_search(query_embedding, k=top_k)\n",
    "\n",
    "    elif transformation_type == \"decompose\":\n",
    "        # 子查询分解\n",
    "        sub_queries = decompose_query(query)\n",
    "        print(\"分解为子查询:\")\n",
    "        for i, sub_q in enumerate(sub_queries, 1):\n",
    "            print(f\"{i}. {sub_q}\")\n",
    "\n",
    "        # 为所有子查询创建嵌入向量\n",
    "        sub_query_embeddings = create_embeddings(sub_queries)\n",
    "\n",
    "        # 使用每个子查询进行搜索并合并结果\n",
    "        all_results = []\n",
    "        for i, embedding in enumerate(sub_query_embeddings):\n",
    "            sub_results = vector_store.similarity_search(embedding, k=2)  # 每个子查询获取较少的结果\n",
    "            all_results.extend(sub_results)\n",
    "\n",
    "        # 去重（保留相似度最高的结果）\n",
    "        seen_texts = {}\n",
    "        for result in all_results:\n",
    "            text = result[\"text\"]\n",
    "            if text not in seen_texts or result[\"similarity\"] > seen_texts[text][\"similarity\"]:\n",
    "                seen_texts[text] = result\n",
    "\n",
    "        # 按相似度排序并取前 top_k 个结果\n",
    "        results = sorted(seen_texts.values(), key=lambda x: x[\"similarity\"], reverse=True)[:top_k]\n",
    "\n",
    "    else:\n",
    "        # 普通搜索（无转换）\n",
    "        query_embedding = create_embeddings(query)\n",
    "        results = vector_store.similarity_search(query_embedding, k=top_k)\n",
    "\n",
    "    return results\n"
   ],
   "id": "99acb325a0088237",
   "outputs": [],
   "execution_count": 12
  },
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": "## 生成带有转换查询的回答",
   "id": "dace63d9ec5597bb"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:10:20.832671Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:10:20.828983Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "def generate_response(query, context):\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    根据查询和检索到的上下文生成响应。\n",
    "\n",
    "    Args:\n",
    "        query (str): 用户查询\n",
    "        context (str): 检索到的上下文\n",
    "    Returns:\n",
    "        str: 生成的响应\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    # 定义系统提示以指导AI助手的行为\n",
    "    system_prompt = \"您是一个乐于助人的AI助手。请仅根据提供的上下文来回答用户的问题。如果在上下文中找不到答案，请直接说'没有足够的信息'。\"\n",
    "\n",
    "    # 定义包含上下文和查询的用户提示\n",
    "    user_prompt = f\"\"\"\n",
    "        上下文内容:\n",
    "        {context}\n",
    "\n",
    "        问题: {query}\n",
    "\n",
    "        请基于上述上下文内容提供一个全面详尽的答案。\n",
    "    \"\"\"\n",
    "\n",
    "    # 使用指定的模型生成响应\n",
    "    response = client.chat.completions.create(\n",
    "        model=llm_model,\n",
    "        temperature=0,  # 低温度以获得确定性输出\n",
    "        messages=[\n",
    "            {\"role\": \"system\", \"content\": system_prompt},\n",
    "            {\"role\": \"user\", \"content\": user_prompt}\n",
    "        ]\n",
    "    )\n",
    "\n",
    "    # 返回生成的响应，去除任何前导/尾随空格\n",
    "    return response.choices[0].message.content.strip()\n"
   ],
   "id": "84f0a63dfa6262d4",
   "outputs": [],
   "execution_count": 13
  },
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": "## 运行带有查询转换的完整RAG管道",
   "id": "51893128e5bde7d7"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:10:30.224515Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:10:30.219991Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "def rag_with_query_transformation(pdf_path, query, transformation_type=None):\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    运行完整的RAG管道，并可选地进行查询转换。\n",
    "\n",
    "    Args:\n",
    "        pdf_path (str): PDF文档的路径\n",
    "        query (str): 用户查询\n",
    "        transformation_type (str): 转换类型（None、'rewrite'、'step_back' 或 'decompose'）\n",
    "\n",
    "    Returns:\n",
    "        Dict: 包括原始查询、转换后的查询、上下文和回答的结果\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    # 处理文档以创建向量存储\n",
    "    vector_store = process_document(pdf_path)\n",
    "\n",
    "    # 应用查询转换并搜索\n",
    "    if transformation_type:\n",
    "        # 使用转换后的查询进行搜索\n",
    "        results = transformed_search(query, vector_store, transformation_type)\n",
    "    else:\n",
    "        # 不进行转换，执行常规搜索\n",
    "        query_embedding = create_embeddings(query)\n",
    "        results = vector_store.similarity_search(query_embedding, k=3)\n",
    "\n",
    "    # 从搜索结果中组合上下文\n",
    "    context = \"\\n\\n\".join([f\"段落 {i+1}:\\n{result['text']}\" for i, result in enumerate(results)])\n",
    "\n",
    "    # 根据查询和组合后的上下文生成响应\n",
    "    response = generate_response(query, context)\n",
    "\n",
    "    # 返回结果，包括原始查询、转换类型、上下文和响应\n",
    "    return {\n",
    "        \"original_query\": query,\n",
    "        \"transformation_type\": transformation_type,\n",
    "        \"context\": context,\n",
    "        \"response\": response\n",
    "    }\n"
   ],
   "id": "54a1dd2f06150922",
   "outputs": [],
   "execution_count": 14
  },
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": "## 评估转换查询",
   "id": "95de0f56bed4348b"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:10:33.766198Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:10:33.760630Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "def compare_responses(results, reference_answer):\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    比较不同查询转换技术生成的响应。\n",
    "\n",
    "    Args:\n",
    "        results (Dict): 不同转换技术生成的结果\n",
    "        reference_answer (str): 用于比较的参考答案\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    # 定义系统提示以指导AI助手的行为\n",
    "    system_prompt = \"\"\"您是RAG系统评估专家。您的任务是比较使用不同查询转换技术生成的回答，并确定哪种技术生成的回答最接近参考答案。\"\"\"\n",
    "\n",
    "    # 准备包含参考答案和每种技术生成的响应的比较文本\n",
    "    comparison_text = f\"\"\"参考答案: {reference_answer}\\n\\n\"\"\"\n",
    "\n",
    "    for technique, result in results.items():\n",
    "        comparison_text += f\"{technique.capitalize()} 查询回答:\\n{result['response']}\\n\\n\"\n",
    "\n",
    "    # 定义用户提示，包含比较文本\n",
    "    user_prompt = f\"\"\"\n",
    "    {comparison_text}\n",
    "\n",
    "    请将不同查询转换技术生成的回答与参考答案进行对比分析。\n",
    "\n",
    "    针对每种技术（原始查询、重写查询、回退查询、问题分解）进行评判：\n",
    "    1. 根据准确性、完整性和相关性给出1-10分的评分\n",
    "    2. 分别指出该技术生成回答的优点和不足\n",
    "\n",
    "    最后对所有技术进行排序，并说明整体表现最佳的技术及其优势原因。\n",
    "    \"\"\"\n",
    "\n",
    "    # 使用指定模型生成评估响应\n",
    "    response = client.chat.completions.create(\n",
    "        model=llm_model,\n",
    "        temperature=0,\n",
    "        messages=[\n",
    "            {\"role\": \"system\", \"content\": system_prompt},\n",
    "            {\"role\": \"user\", \"content\": user_prompt}\n",
    "        ]\n",
    "    )\n",
    "\n",
    "    # 打印评估结果\n",
    "    print(\"\\n===== 评估结果 =====\")\n",
    "    print(response.choices[0].message.content)\n",
    "    print(\"====================\")\n"
   ],
   "id": "10523b3cfb31b22e",
   "outputs": [],
   "execution_count": 15
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:10:39.454423Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:10:39.449185Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "def evaluate_transformations(pdf_path, query, reference_answer=None):\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    评估同一查询的不同转换技术。\n",
    "\n",
    "    Args:\n",
    "        pdf_path (str): PDF文档的路径\n",
    "        query (str): 要评估的查询\n",
    "        reference_answer (str): 可选的参考答案用于比较\n",
    "\n",
    "    Returns:\n",
    "        Dict: 评估结果\n",
    "    \"\"\"\n",
    "    # 定义要评估的转换技术\n",
    "    transformation_types = [None, \"rewrite\", \"step_back\", \"decompose\"]\n",
    "    results = {}\n",
    "\n",
    "    # 使用每种转换技术运行RAG\n",
    "    for transformation_type in transformation_types:\n",
    "        type_name = transformation_type if transformation_type else \"original\"\n",
    "        print(f\"\\n===== 使用 {type_name} 查询运行 RAG =====\")\n",
    "\n",
    "        # 获取当前转换类型的结果\n",
    "        result = rag_with_query_transformation(pdf_path, query, transformation_type)\n",
    "        results[type_name] = result\n",
    "\n",
    "        # 打印当前转换类型的响应\n",
    "        print(f\"使用 {type_name} 查询的响应:\")\n",
    "        print(result[\"response\"])\n",
    "        print(\"=\" * 50)\n",
    "\n",
    "    # 如果提供了参考答案，则比较结果\n",
    "    if reference_answer:\n",
    "        compare_responses(results, reference_answer)\n",
    "\n",
    "    return results\n"
   ],
   "id": "d35cc76aa1a0e7df",
   "outputs": [],
   "execution_count": 16
  },
  {
   "metadata": {},
   "cell_type": "markdown",
   "source": "## 评估",
   "id": "61a5870a43ce8d01"
  },
  {
   "metadata": {
    "ExecuteTime": {
     "end_time": "2025-04-24T09:13:02.145772Z",
     "start_time": "2025-04-24T09:10:54.988718Z"
    }
   },
   "cell_type": "code",
   "source": [
    "# Load the validation data from a JSON file\n",
    "with open('../../data/val.json', 'r', encoding='utf-8') as f:\n",
    "    data = json.load(f)\n",
    "\n",
    "# Extract the first query from the validation data\n",
    "query = data[0]['question']\n",
    "\n",
    "# Extract the reference answer from the validation data\n",
    "reference_answer = data[0]['ideal_answer']\n",
    "\n",
    "# Run evaluation\n",
    "evaluation_results = evaluate_transformations(pdf_path, query, reference_answer)\n",
    "print(evaluation_results)"
   ],
   "id": "53b72572ca2fa931",
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "\n",
      "===== 使用 original 查询运行 RAG =====\n",
      "从PDF中提取文本...\n",
      "分割文本...\n",
      "创建了 13 个文本块\n",
      "为文本块创建嵌入向量...\n",
      "向向量存储中添加了 13 个文本块\n",
      "使用 original 查询的响应:\n",
      "根据提供的上下文内容，'可解释人工智能'（XAI，Explainable Artificial Intelligence）的定义和重要性可总结如下：\n",
      "\n",
      "**定义**  \n",
      "可解释人工智能是人工智能的一个分支，旨在通过开发透明化技术，使AI系统的决策过程能够被人类理解和追踪。其核心目标是解决传统深度学习模型\"黑匣子\"特性（即内部运作难以解释的问题），通过揭示AI模型如何得出特定结论的逻辑路径，增强技术应用的可见性。\n",
      "\n",
      "**重要性**  \n",
      "1. **建立信任与问责**  \n",
      "   - 当AI应用于医疗诊断、金融信贷等关键领域时，决策透明性直接影响用户接受度。XAI通过展示决策依据（例如显示图像分类中激活的像素区域），帮助利益相关者验证结果的合理性。\n",
      "\n",
      "2. **消除偏见与伦理合规**  \n",
      "   - 上下文指出AI可能放大训练数据中的偏见。XAI技术能识别歧视性模式（如贷款审批中的性别相关性），为开发者提供修正偏见的切入点，符合伦理框架要求。\n",
      "\n",
      "3. **满足监管需求**  \n",
      "   - 随着GDPR等法规要求\"算法解释权\"，XAI成为合规刚需。例如欧盟《人工智能法案》要求高风险AI系统必须提供决策逻辑说明。\n",
      "\n",
      "4. **促进技术迭代**  \n",
      "   - 可解释性分析可暴露模型缺陷（如过度依赖无关特征），帮助改进算法。在医疗领域，解释病理预测的依据有助于医生验证AI的医学合理性。\n",
      "\n",
      "5. **安全应用保障**  \n",
      "   - 在自动驾驶等安全敏感场景中，XAI能追溯事故原因（如传感器数据误判），比不可解释模型更易通过安全认证。\n",
      "\n",
      "**技术实现方向**  \n",
      "上下文提及XAI通过以下途径发展：  \n",
      "- 可视化决策关键因素（如热力图显示图像分类依据）  \n",
      "- 生成自然语言解释（如\"拒绝贷款因信用评分低于阈值\"）  \n",
      "- 简化复杂模型为可理解的规则集  \n",
      "\n",
      "这种透明化既是技术挑战，也是人工智能被社会可持续接纳的关键前提。\n",
      "==================================================\n",
      "\n",
      "===== 使用 rewrite 查询运行 RAG =====\n",
      "从PDF中提取文本...\n",
      "分割文本...\n",
      "创建了 13 个文本块\n",
      "为文本块创建嵌入向量...\n",
      "向向量存储中添加了 13 个文本块\n",
      "转换类型: rewrite\n",
      "原始查询: 什么是‘可解释人工智能’，为什么它被认为很重要？\n",
      "重写后的查询: 优化后的查询：\n",
      "\n",
      "\"请详细解释可解释人工智能(XAI)的概念定义、核心技术方法及其重要性，包括：\n",
      "1. XAI与传统黑盒AI模型的本质区别\n",
      "2. 当前主流的可解释性技术(如LIME、SHAP、注意力机制等)\n",
      "3. XAI在医疗诊断、金融风控等关键领域的具体应用价值\n",
      "4. 欧盟GDPR等法规对AI可解释性的合规要求\n",
      "5. 学术界对XAI评价指标的最新研究进展\"\n",
      "\n",
      "这个优化版本：\n",
      "1. 明确了专业术语(XAI)和具体技术名称\n",
      "2. 包含了多个需要解释的细分维度\n",
      "3. 突出了实际应用场景和法规要求\n",
      "4. 增加了学术研究层面的深度\n",
      "5. 保持了问题的开放性，适合获取全面专业的解答\n",
      "使用 rewrite 查询的响应:\n",
      "可解释人工智能（XAI）是一种旨在使人工智能系统的决策过程更加透明和易于理解的技术。根据上下文，XAI的重要性主要体现在以下几个方面：\n",
      "\n",
      "1. **建立信任**：透明度和可解释性是建立对人工智能系统信任的关键。通过让用户能够理解AI的决策过程，可以评估其可靠性和公平性（第20章）。\n",
      "\n",
      "2. **增强责任感**：XAI技术有助于提高AI系统的问责制，使开发者、部署者和用户能够明确各自的角色和职责（段落1）。\n",
      "\n",
      "3. **解决偏见**：XAI可以帮助识别和解决AI系统中可能存在的偏见问题，确保决策的公平性（段落1）。\n",
      "\n",
      "4. **促进道德设计**：将XAI纳入AI系统的设计和开发，有助于确保系统符合伦理原则，保护人权和隐私（第20章）。\n",
      "\n",
      "5. **支持用户控制**：XAI使用户能够更好地理解AI系统的行为，从而增强他们对系统的控制权和自主权（第20章）。\n",
      "\n",
      "6. **推动公众接受**：通过提高AI系统的透明度，XAI有助于提升公众对AI技术的认知和信任，促进其广泛应用（第14章）。\n",
      "\n",
      "7. **未来研究方向**：XAI是人工智能研究的重要领域之一，未来的发展将集中在开发更高效、更易解释的模型，以进一步提升AI系统的透明度和可靠性（第15章）。\n",
      "\n",
      "总之，可解释人工智能被认为是重要的，因为它不仅能够提高AI系统的透明度和可信度，还能确保其决策的公平性、道德性和责任感，从而促进AI技术的负责任发展和广泛应用。\n",
      "==================================================\n",
      "\n",
      "===== 使用 step_back 查询运行 RAG =====\n",
      "从PDF中提取文本...\n",
      "分割文本...\n",
      "创建了 13 个文本块\n",
      "为文本块创建嵌入向量...\n",
      "向向量存储中添加了 13 个文本块\n",
      "转换类型: step_back\n",
      "原始查询: 什么是‘可解释人工智能’，为什么它被认为很重要？\n",
      "后退查询: 1. 人工智能的可解释性概念及其重要性研究  \n",
      "2. 机器学习模型透明度与可解释性的理论基础和实际应用  \n",
      "3. 可解释AI(XAI)的发展现状、技术方法和社会影响  \n",
      "4. 人工智能决策系统的可解释性要求与伦理考量  \n",
      "5. 黑箱AI模型与可解释AI的对比分析及其在关键领域的应用  \n",
      "\n",
      "这些通用化查询扩展了原始问题的范围，涵盖了以下关键概念：  \n",
      "- 可解释AI(XAI)的技术实现方法  \n",
      "- 机器学习透明度  \n",
      "- AI伦理与责任  \n",
      "- 不同应用场景下的解释性需求  \n",
      "- 可解释性与其他AI特性的权衡  \n",
      "- 行业监管要求  \n",
      "\n",
      "同时保持了原始查询关于\"什么是\"和\"为什么重要\"的核心语义结构。\n",
      "使用 step_back 查询的响应:\n",
      "可解释人工智能（XAI）是一种旨在使人工智能系统的决策过程更加透明和易于理解的技术。根据上下文，XAI的重要性主要体现在以下几个方面：\n",
      "\n",
      "1. **建立信任**：透明度和可解释性是建立对人工智能系统信任的关键。通过让用户理解AI的决策过程，可以评估其可靠性和公平性（第20章）。\n",
      "\n",
      "2. **增强责任感**：XAI技术有助于提高AI系统的问责制，使开发者、部署者和用户能够更好地理解系统的行为，从而明确各自的角色和职责（段落1）。\n",
      "\n",
      "3. **解决偏见**：XAI可以帮助识别和解决AI系统中的偏见问题。通过理解AI的决策逻辑，可以检测和纠正训练数据或算法中的潜在偏见（段落1）。\n",
      "\n",
      "4. **用户控制与代理**：XAI赋予用户更多的控制权，使他们能够自定义AI设置、了解数据使用方式，甚至选择退出某些AI驱动的功能，从而增强用户的自主权（第20章）。\n",
      "\n",
      "5. **伦理考量**：XAI是确保AI系统符合伦理原则的重要工具。它有助于进行伦理影响评估，并与利益相关者沟通，从而促进公平、透明和隐私保护（段落3）。\n",
      "\n",
      "6. **未来趋势**：XAI是人工智能未来发展的重要方向之一。研究重点包括开发更高效、更易解释的模型，以及探索新的架构和训练技术（第15章）。\n",
      "\n",
      "总之，可解释人工智能通过提高透明度和可理解性，不仅在技术上推动了AI的进步，还在伦理、社会和法律层面为AI的负责任发展提供了重要支持。\n",
      "==================================================\n",
      "\n",
      "===== 使用 decompose 查询运行 RAG =====\n",
      "从PDF中提取文本...\n",
      "分割文本...\n",
      "创建了 13 个文本块\n",
      "为文本块创建嵌入向量...\n",
      "向向量存储中添加了 13 个文本块\n",
      "转换类型: decompose\n",
      "原始查询: 什么是‘可解释人工智能’，为什么它被认为很重要？\n",
      "分解为子查询:\n",
      "1. 什么是\"可解释人工智能\"的基本定义？\n",
      "2. 可解释人工智能与传统人工智能系统的主要区别是什么？\n",
      "3. 为什么可解释性在人工智能应用中变得越来越重要？\n",
      "4. 可解释人工智能在实际应用中有哪些具体好处？\n",
      "使用 decompose 查询的响应:\n",
      "根据提供的上下文内容，'可解释人工智能'（XAI）的定义和重要性可归纳如下：\n",
      "\n",
      "**定义：**\n",
      "可解释人工智能（XAI）是一类旨在提升人工智能系统透明度的技术，其核心目标是让人类能够理解AI模型的决策逻辑和运作机制。通过开发专门的解释性技术，XAI试图揭示传统\"黑匣子\"式AI（如深度学习模型）的内部决策过程。\n",
      "\n",
      "**重要性：**\n",
      "1. **增强信任**（上下文明确提及）：当用户能理解AI的决策依据时，会更愿意接纳和信赖AI系统。\n",
      "2. **确保问责**（上下文明确提及）：透明性使责任追溯成为可能，这对医疗、金融等关键领域尤为重要。\n",
      "3. **解决伦理问题**（关联上下文）：与AI伦理挑战直接相关，XAI能帮助检测和纠正模型中的偏见，促进公平性。\n",
      "4. **满足监管需求**（关联上下文）：随着全球对AI治理的重视，XAI技术是符合未来监管框架的基础要求。\n",
      "5. **促进人机协作**（关联上下文）：在人类与AI协同工作的场景中，可解释性有助于优化分工和决策流程。\n",
      "\n",
      "上下文特别强调，XAI的重要性源于当前许多先进AI系统（尤其是深度学习）缺乏透明度的现状。这种\"黑匣子\"特性不仅阻碍了技术落地，也加剧了社会对AI的伦理担忧。因此，XAI被视为实现负责任AI发展的关键技术路径之一。\n",
      "==================================================\n",
      "\n",
      "===== 评估结果 =====\n",
      "### 对比分析\n",
      "\n",
      "#### 参考答案：\n",
      "可解释人工智能（XAI）旨在使人工智能系统更加透明和易于理解，提供它们如何做出决策的见解。它之所以重要，是因为能够建立信任、问责制，并确保人工智能系统的公平性。\n",
      "\n",
      "---\n",
      "\n",
      "#### 1. **Original 查询回答**\n",
      "**评分：**\n",
      "- 准确性：9  \n",
      "- 完整性：10  \n",
      "- 相关性：9  \n",
      "\n",
      "**优点：**\n",
      "- 详细解释了XAI的定义和重要性，涵盖了信任、问责、偏见消除、监管需求、技术迭代和安全应用等多个方面。\n",
      "- 提供了具体的技术实现方向（如可视化、自然语言解释、简化模型），增强了回答的实用性。\n",
      "- 结构清晰，逻辑性强，信息丰富。\n",
      "\n",
      "**不足：**\n",
      "- 部分内容（如技术实现方向）虽然有用，但超出了参考答案的简洁范围，略显冗余。\n",
      "\n",
      "---\n",
      "\n",
      "#### 2. **Rewrite 查询回答**\n",
      "**评分：**\n",
      "- 准确性：8  \n",
      "- 完整性：8  \n",
      "- 相关性：8  \n",
      "\n",
      "**优点：**\n",
      "- 简洁明了地概括了XAI的定义和重要性，重点突出信任、责任感、偏见解决、道德设计等核心点。\n",
      "- 引用了上下文中的具体章节和段落，增强了回答的可信度。\n",
      "- 语言流畅，易于理解。\n",
      "\n",
      "**不足：**\n",
      "- 缺乏对XAI技术实现的具体描述，完整性稍逊于Original查询回答。\n",
      "- 部分内容（如未来研究方向）与参考答案的直接关联性较弱。\n",
      "\n",
      "---\n",
      "\n",
      "#### 3. **Step_back 查询回答**\n",
      "**评分：**\n",
      "- 准确性：8  \n",
      "- 完整性：8  \n",
      "- 相关性：8  \n",
      "\n",
      "**优点：**\n",
      "- 与Rewrite查询回答类似，但更强调用户控制与代理、伦理考量和未来趋势，补充了一些独特视角。\n",
      "- 结构清晰，语言简洁。\n",
      "\n",
      "**不足：**\n",
      "- 与Rewrite查询回答相比，创新性不足，部分内容重复。\n",
      "- 同样缺乏对技术实现的具体描述。\n",
      "\n",
      "---\n",
      "\n",
      "#### 4. **Decompose 查询回答**\n",
      "**评分：**\n",
      "- 准确性：9  \n",
      "- 完整性：9  \n",
      "- 相关性：9  \n",
      "\n",
      "**优点：**\n",
      "- 精炼地概括了XAI的定义和重要性，重点突出信任、问责、伦理问题、监管需求和人机协作。\n",
      "- 明确指出XAI与当前AI系统“黑匣子”特性的关联，增强了回答的逻辑性。\n",
      "- 语言简洁，紧扣参考答案的核心内容。\n",
      "\n",
      "**不足：**\n",
      "- 技术实现方向未被提及，完整性略逊于Original查询回答。\n",
      "\n",
      "---\n",
      "\n",
      "### 技术排序及最佳表现分析  \n",
      "1. **Original 查询回答**  \n",
      "   - 综合表现最佳，因其信息最全面、结构最清晰，且相关性高。虽然部分内容略显冗余，但提供了参考答案未涵盖的实用细节（如技术实现方向），适合需要深入理解的场景。\n",
      "\n",
      "2. **Decompose 查询回答**  \n",
      "   - 紧贴参考答案的核心内容，精炼且逻辑性强，适合快速获取关键信息。\n",
      "\n",
      "3. **Rewrite 查询回答** 和 **Step_back 查询回答**  \n",
      "   - 并列第三，两者内容相似，均简洁但完整性稍弱。Rewrite略优，因其引用上下文更具体。\n",
      "\n",
      "---\n",
      "\n",
      "### 最佳技术：Original 查询  \n",
      "**优势原因：**  \n",
      "- 在准确性、完整性和相关性上均接近满分，既涵盖了参考答案的全部要点，又补充了技术细节，适合大多数应用场景。  \n",
      "- 结构化的呈现方式（分点+加粗标题）显著提升了信息可读性。\n",
      "====================\n",
      "{'original': {'original_query': '什么是‘可解释人工智能’，为什么它被认为很重要？', 'transformation_type': None, 'context': '段落 1:\\n问题也随之⽽来。为⼈⼯智能的开发\\n和部署建⽴清晰的指导⽅针和道德框架⾄关重要。\\n⼈⼯智能武器化\\n⼈⼯智能在⾃主武器系统中的潜在应⽤引发了重⼤的伦理和安全担忧。需要开展国际讨论并制定相\\n关法规，以应对⼈⼯智能武器的相关⻛险。\\n第五章：⼈⼯智能的未来\\n⼈⼯智能的未来很可能以持续进步和在各个领域的⼴泛应⽤为特征。关键趋势和发展领域包括：\\n可解释⼈⼯智能（XAI）\\n可解释⼈⼯智能 (XAI) 旨在使⼈⼯智能系统更加透明易懂。XAI 技术正在开发中，旨在深⼊了解⼈\\n⼯智能模型的决策⽅式，从⽽增强信任度和责任感。\\n边缘⼈⼯智能\\n边缘⼈⼯智能是指在设备上本地处理数据，⽽不是依赖云服务器。这种⽅法可以减少延迟，增强隐\\n私保护，并在连接受限的环境中⽀持⼈⼯智能应⽤。\\n量⼦计算和⼈⼯智能\\n量⼦计算有望显著加速⼈⼯智能算法，从⽽推动药物研发、材料科学和优化等领域的突破。量⼦计\\n算与⼈⼯智能的交叉研究前景⼴阔。\\n⼈机协作\\n⼈⼯智能的未来很可能涉及⼈类与⼈⼯智能系统之间更紧密的协作。这包括开发能够增强⼈类能\\n⼒、⽀持决策和提⾼⽣产⼒的⼈⼯智能⼯具。\\n⼈⼯智能造福社会\\n⼈⼯智能正⽇益被⽤于应对社会和环境挑战，例如⽓候变化、贫困和医疗保健差距。“⼈⼯智能造\\n福社会”倡议旨在利⽤⼈⼯智能产⽣积极影响。\\n监管与治理\\n随着⼈⼯智能⽇益普及，监管和治理的需求将⽇益增⻓，以确保负责任的开发和部署。这包括制定\\n道德准则、解决偏⻅和公平问题，以及保护隐私和安全。国际标准合作⾄关重要。\\n通过了解⼈⼯智能的核⼼概念、应⽤、伦理影响和未来发展⽅向，我们可以更好地应对这项变⾰性\\n技术带来的机遇和挑战。持续的研究、负责任的开发和周到的治理，对于充分发挥⼈⼯智能的潜⼒\\n并降低其⻛险⾄关重要。\\n第六章：⼈⼯智能和机器⼈技术\\n⼈⼯智能与机器⼈技术的融合\\n⼈⼯智能与机器⼈技术的融合，将机器⼈的物理能⼒与⼈⼯智能的认知能⼒完美结合。这种协同效\\n应使机器⼈能够执⾏复杂的任务，适应不断变化的环境，并与⼈类更⾃然地互动。⼈⼯智能机器⼈\\n⼴泛应⽤于制造业、医疗保健、物流和勘探领域。\\n机器⼈的类型\\n⼯业机器⼈\\n⼯业机器⼈在制造业中⽤于执⾏焊接、喷漆、装配和物料搬运等任务。⼈⼯智能提升了它们的精\\n度、效率和适应性，使它们能够在协作环境中与⼈类并肩⼯作（协作机器⼈）。\\n服务机器⼈\\n服务机器⼈协助⼈类完成各种任务，包括清洁、送货、客⼾服务和医疗\\n\\n段落 2:\\n理解⼈⼯智能\\n第⼀章：⼈⼯智能简介\\n⼈⼯智能 (AI) 是指数字计算机或计算机控制的机器⼈执⾏通常与智能⽣物相关的任务的能⼒。该术\\n语通常⽤于开发具有⼈类特有的智⼒过程的系统，例如推理、发现意义、概括或从过往经验中学习\\n的能⼒。在过去的⼏⼗年中，计算能⼒和数据可⽤性的进步显著加速了⼈⼯智能的开发和部署。\\n历史背景\\n⼈⼯智能的概念已存在数个世纪，经常出现在神话和⼩说中。然⽽，⼈⼯智能研究的正式领域始于\\n20世纪中叶。1956年的达特茅斯研讨会被⼴泛认为是⼈⼯智能的发源地。早期的⼈⼯智能研究侧\\n重于问题解决和符号⽅法。20世纪80年代专家系统兴起，⽽20世纪90年代和21世纪初，机器学习\\n和神经⽹络取得了进步。深度学习的最新突破彻底改变了这⼀领域。\\n现代观察\\n现代⼈⼯智能系统在⽇常⽣活中⽇益普及。从 Siri 和 Alexa 等虚拟助⼿，到流媒体服务和社交媒体\\n上的推荐算法，⼈⼯智能正在影响我们的⽣活、⼯作和互动⽅式。⾃动驾驶汽⻋、先进的医疗诊断\\n技术以及复杂的⾦融建模⼯具的发展，彰显了⼈⼯智能应⽤的⼴泛性和持续增⻓。此外，⼈们对其\\n伦理影响、偏⻅和失业的担忧也⽇益凸显。\\n第⼆章：⼈⼯智能的核⼼概念\\n机器学习\\n机器学习 (ML) 是⼈⼯智能的⼀个分⽀，专注于使系统⽆需明确编程即可从数据中学习。机器学习\\n算法能够识别模式、做出预测，并随着接触更多数据⽽不断提升其性能。\\n监督学习\\n在监督学习中，算法基于标记数据进⾏训练，其中输⼊数据与正确的输出配对。这使得算法能够学\\n习输⼊和输出之间的关系，并对新的、未知的数据进⾏预测。⽰例包括图像分类和垃圾邮件检测。\\n⽆监督学习\\n⽆监督学习算法基于未标记数据进⾏训练，算法必须在没有明确指导的情况下发现数据中的模式和\\n结构。常⽤技术包括聚类（将相似的数据点分组）和降维（在保留重要信息的同时减少变量数\\n量）。\\n从英语翻译成中⽂(简体) - www.onlinedoctranslator.com\\n强化学习\\n强化学习涉及训练代理在特定环境中做出决策，以最⼤化奖励。代理通过反复试验进⾏学习，并以\\n奖励或惩罚的形式接收反馈。这种⽅法应⽤于游戏、机器⼈技术和资源管理。\\n深度学习\\n深度学习是机器学习的⼀个⼦领域，它使⽤多层⼈⼯神经⽹络（深度神经⽹络）来分析数据。这些\\n⽹络的设计灵感来源于⼈脑的结构和功能。深度学习在图像识别、⾃然语⾔处理和语⾳识别等领域\\n\\n\\n段落 3:\\n改变交通运输。⾃动驾驶\\n汽⻋利⽤⼈  ⼯智能感知周围环境、做出驾驶决策并安全⾏驶。\\n零售\\n零售⾏业利⽤⼈⼯智能进⾏个性化推荐、库存管理、客服聊天机器⼈和供应链优化。⼈⼯智能系统\\n可以分析客⼾数据，预测需求、提供个性化优惠并改善购物体验。\\n制造业\\n⼈⼯智能在制造业中⽤于预测性维护、质量控制、流程优化和机器⼈技术。⼈⼯智能系统可以监控\\n设备、检测异常并⾃动执⾏任务，从⽽提⾼效率并降低成本。\\n教育\\n⼈⼯智能正在通过个性化学习平台、⾃动评分系统和虚拟导师提升教育⽔平。⼈⼯智能⼯具可以适\\n应学⽣的个性化需求，提供反馈，并打造定制化的学习体验。\\n娱乐\\n娱乐⾏业将⼈⼯智能⽤于内容推荐、游戏开发和虚拟现实体验。⼈⼯智能算法分析⽤⼾偏好，推荐\\n电影、⾳乐和游戏，从⽽增强⽤⼾参与度。\\n⽹络安全\\n⼈⼯智能在⽹络安全领域⽤于检测和应对威胁、分析⽹络流量以及识别漏洞。⼈⼯智能系统可以⾃\\n动执⾏安全任务，提⾼威胁检测的准确性，并增强整体⽹络安全态势。\\n第四章：⼈⼯智能的伦理和社会影响\\n⼈⼯智能的快速发展和部署引发了重⼤的伦理和社会担忧。这些担忧包括：\\n偏⻅与公平\\n⼈⼯智能系统可能会继承并放⼤其训练数据中存在的偏⻅，从⽽导致不公平或歧视性的结果。确保\\n⼈⼯智能系统的公平性并减少偏⻅是⼀项关键挑战。\\n透明度和可解释性\\n许多⼈⼯智能系统，尤其是深度学习模型，都是“⿊匣⼦”，很难理解它们是如何做出决策的。增\\n强透明度和可解释性对于建⽴信任和问责⾄关重要。\\n隐私和安全\\n⼈⼯智能系统通常依赖⼤量数据，这引发了⼈们对隐私和数据安全的担忧。保护敏感信息并确保负\\n责任的数据处理⾄关重要。\\n⼯作岗位流失\\n⼈⼯智能的⾃动化能⼒引发了⼈们对⼯作岗位流失的担忧，尤其是在重复性或常规性任务的⾏业。\\n应对⼈⼯智能驱动的⾃动化带来的潜在经济和社会影响是⼀项关键挑战。\\n⾃主与控制\\n随着⼈⼯智能系统⽇益⾃主，控制、问责以及潜在意外后果的问题也随之⽽来。为⼈⼯智能的开发\\n和部署建⽴清晰的指导⽅针和道德框架⾄关重要。\\n⼈⼯智能武器化\\n⼈⼯智能在⾃主武器系统中的潜在应⽤引发了重⼤的伦理和安全担忧。需要开展国际讨论并制定相\\n关法规，以应对⼈⼯智能武器的相关⻛险。\\n第五章：⼈⼯智能的未来\\n⼈⼯智能的未来很可能以持续进步和在各个领域的⼴泛应⽤为特征。关键趋势和发展领域包括：\\n可解释⼈⼯智能（XAI）\\n可解释⼈⼯智能 (XAI) 旨在使⼈⼯智', 'response': '根据提供的上下文内容，\\'可解释人工智能\\'（XAI，Explainable Artificial Intelligence）的定义和重要性可总结如下：\\n\\n**定义**  \\n可解释人工智能是人工智能的一个分支，旨在通过开发透明化技术，使AI系统的决策过程能够被人类理解和追踪。其核心目标是解决传统深度学习模型\"黑匣子\"特性（即内部运作难以解释的问题），通过揭示AI模型如何得出特定结论的逻辑路径，增强技术应用的可见性。\\n\\n**重要性**  \\n1. **建立信任与问责**  \\n   - 当AI应用于医疗诊断、金融信贷等关键领域时，决策透明性直接影响用户接受度。XAI通过展示决策依据（例如显示图像分类中激活的像素区域），帮助利益相关者验证结果的合理性。\\n\\n2. **消除偏见与伦理合规**  \\n   - 上下文指出AI可能放大训练数据中的偏见。XAI技术能识别歧视性模式（如贷款审批中的性别相关性），为开发者提供修正偏见的切入点，符合伦理框架要求。\\n\\n3. **满足监管需求**  \\n   - 随着GDPR等法规要求\"算法解释权\"，XAI成为合规刚需。例如欧盟《人工智能法案》要求高风险AI系统必须提供决策逻辑说明。\\n\\n4. **促进技术迭代**  \\n   - 可解释性分析可暴露模型缺陷（如过度依赖无关特征），帮助改进算法。在医疗领域，解释病理预测的依据有助于医生验证AI的医学合理性。\\n\\n5. **安全应用保障**  \\n   - 在自动驾驶等安全敏感场景中，XAI能追溯事故原因（如传感器数据误判），比不可解释模型更易通过安全认证。\\n\\n**技术实现方向**  \\n上下文提及XAI通过以下途径发展：  \\n- 可视化决策关键因素（如热力图显示图像分类依据）  \\n- 生成自然语言解释（如\"拒绝贷款因信用评分低于阈值\"）  \\n- 简化复杂模型为可理解的规则集  \\n\\n这种透明化既是技术挑战，也是人工智能被社会可持续接纳的关键前提。'}, 'rewrite': {'original_query': '什么是‘可解释人工智能’，为什么它被认为很重要？', 'transformation_type': 'rewrite', 'context': '段落 1:\\n透明、负责且有\\n益于社会。关键原则包括尊重⼈权、隐私、不歧视和仁慈。\\n解决⼈⼯智能中的偏⻅\\n⼈⼯智能系统可能会继承并放⼤其训练数据中存在的偏⻅，从⽽导致不公平或歧视性的结果。解决\\n偏⻅需要谨慎的数据收集、算法设计以及持续的监测和评估。\\n透明度和可解释性\\n透明度和可解释性对于建⽴对⼈⼯智能系统的信任⾄关重要。可解释⼈⼯智能 (XAI) 技术旨在使⼈\\n⼯智能决策更易于理解，使⽤⼾能够评估其公平性和准确性。\\n隐私和数据保护\\n⼈⼯智能系统通常依赖⼤量数据，这引发了⼈们对隐私和数据保护的担忧。确保负责任的数据处\\n理、实施隐私保护技术以及遵守数据保护法规⾄关重要。\\n问责与责任\\n建⽴⼈⼯智能系统的问责制和责任制，对于应对潜在危害和确保道德⾏为⾄关重要。这包括明确⼈\\n⼯智能系统开发者、部署者和⽤⼾的⻆⾊和职责。\\n第 20 章：建⽴对⼈⼯智能的信任\\n透明度和可解释性\\n透明度和可解释性是建⽴⼈⼯智能信任的关键。让⼈⼯智能系统易于理解，并深⼊了解其决策过\\n程，有助于⽤⼾评估其可靠性和公平性。\\n稳健性和可靠性\\n确保⼈⼯智能系统的稳健可靠对于建⽴信任⾄关重要。这包括测试和验证⼈⼯智能模型、监控其性\\n能以及解决潜在的漏洞。\\n⽤⼾控制和代理\\n赋予⽤⼾对AI系统的控制权，并赋予他们与AI交互的⾃主权，可以增强信任。这包括允许⽤⼾⾃定\\n义AI设置、了解其数据的使⽤⽅式，以及选择退出AI驱动的功能。\\n道德设计与发展\\n将伦理考量纳⼊⼈⼯智能系统的设计和开发对于建⽴信任⾄关重要。这包括进⾏伦理影响评估、与\\n利益相关者沟通，以及遵守伦理准则和标准。\\n公众参与和教育\\n让公众参与⼈⼯智能的讨论，并教育他们了解其能⼒、局限性和伦理影响，有助于建⽴信任。公众\\n意识宣传活动、教育计划和开放式对话有助于促进公众对⼈⼯智能的理解和接受。\\n第 21 章：⼈⼯智能的前进之路\\n持续研究与创新\\n持续的研究和创新对于提升⼈⼯智能能⼒、应对挑战并充分发挥其潜⼒⾄关重要。这包括投资基础\\n研究、应⽤研究以及新型⼈⼯智能技术和应⽤的开发。\\n负责任的开发和部署\\n负责任地开发和部署⼈⼯智能对于确保其效益得到⼴泛共享并降低其⻛险⾄关重要。这涉及遵守伦\\n理原则、促进公平透明以及保护⼈权和价值观。\\n全球协作与合作\\n全球协作与合作对于应对⼈⼯智能带来的全球挑战和机遇⾄关重要。这包括共享知识、制定标准以\\n及跨境推⼴负责任的⼈⼯智能实践。\\n教育和劳动⼒发\\n\\n段落 2:\\n问题也随之⽽来。为⼈⼯智能的开发\\n和部署建⽴清晰的指导⽅针和道德框架⾄关重要。\\n⼈⼯智能武器化\\n⼈⼯智能在⾃主武器系统中的潜在应⽤引发了重⼤的伦理和安全担忧。需要开展国际讨论并制定相\\n关法规，以应对⼈⼯智能武器的相关⻛险。\\n第五章：⼈⼯智能的未来\\n⼈⼯智能的未来很可能以持续进步和在各个领域的⼴泛应⽤为特征。关键趋势和发展领域包括：\\n可解释⼈⼯智能（XAI）\\n可解释⼈⼯智能 (XAI) 旨在使⼈⼯智能系统更加透明易懂。XAI 技术正在开发中，旨在深⼊了解⼈\\n⼯智能模型的决策⽅式，从⽽增强信任度和责任感。\\n边缘⼈⼯智能\\n边缘⼈⼯智能是指在设备上本地处理数据，⽽不是依赖云服务器。这种⽅法可以减少延迟，增强隐\\n私保护，并在连接受限的环境中⽀持⼈⼯智能应⽤。\\n量⼦计算和⼈⼯智能\\n量⼦计算有望显著加速⼈⼯智能算法，从⽽推动药物研发、材料科学和优化等领域的突破。量⼦计\\n算与⼈⼯智能的交叉研究前景⼴阔。\\n⼈机协作\\n⼈⼯智能的未来很可能涉及⼈类与⼈⼯智能系统之间更紧密的协作。这包括开发能够增强⼈类能\\n⼒、⽀持决策和提⾼⽣产⼒的⼈⼯智能⼯具。\\n⼈⼯智能造福社会\\n⼈⼯智能正⽇益被⽤于应对社会和环境挑战，例如⽓候变化、贫困和医疗保健差距。“⼈⼯智能造\\n福社会”倡议旨在利⽤⼈⼯智能产⽣积极影响。\\n监管与治理\\n随着⼈⼯智能⽇益普及，监管和治理的需求将⽇益增⻓，以确保负责任的开发和部署。这包括制定\\n道德准则、解决偏⻅和公平问题，以及保护隐私和安全。国际标准合作⾄关重要。\\n通过了解⼈⼯智能的核⼼概念、应⽤、伦理影响和未来发展⽅向，我们可以更好地应对这项变⾰性\\n技术带来的机遇和挑战。持续的研究、负责任的开发和周到的治理，对于充分发挥⼈⼯智能的潜⼒\\n并降低其⻛险⾄关重要。\\n第六章：⼈⼯智能和机器⼈技术\\n⼈⼯智能与机器⼈技术的融合\\n⼈⼯智能与机器⼈技术的融合，将机器⼈的物理能⼒与⼈⼯智能的认知能⼒完美结合。这种协同效\\n应使机器⼈能够执⾏复杂的任务，适应不断变化的环境，并与⼈类更⾃然地互动。⼈⼯智能机器⼈\\n⼴泛应⽤于制造业、医疗保健、物流和勘探领域。\\n机器⼈的类型\\n⼯业机器⼈\\n⼯业机器⼈在制造业中⽤于执⾏焊接、喷漆、装配和物料搬运等任务。⼈⼯智能提升了它们的精\\n度、效率和适应性，使它们能够在协作环境中与⼈类并肩⼯作（协作机器⼈）。\\n服务机器⼈\\n服务机器⼈协助⼈类完成各种任务，包括清洁、送货、客⼾服务和医疗\\n\\n段落 3:\\n和环境问题。这些项⽬致⼒于利⽤⼈⼯智能改善\\n教育、医疗保健和社会服务的可及性，促进公平和福祉。\\n伦理考量\\n解决⼈⼯智能的伦理问题对于确保其积极的社会影响⾄关重要。这包括促进⼈⼯智能系统的公平\\n性、透明度和问责制，以及保护隐私和⼈权。\\n公众认知和信任\\n公众对⼈⼯智能的认知和信任对于其⼴泛应⽤和产⽣积极的社会影响⾄关重要。建⽴信任需要⼈⼯\\n智能系统的透明度、可解释性以及负责任的开发和部署。\\n全球合作\\n应对⼈⼯智能的社会影响需要全球协作与合作。这包括共享知识、制定标准以及跨境推⼴负责任的\\n⼈⼯智能实践。\\n第 14 章：⼈⼯智能与智慧城市\\n城市规划与管理\\n⼈⼯智能通过分析数据、优化资源配置和改善城市服务来增强城市规划和管理。⼈⼯智能系统⽀持\\n可持续的城市发展，提升⽣活质量，并促进⾼效的城市运营。\\n智能交通\\n⼈⼯智能驱动的智能交通系统可以优化交通流量，减少拥堵，并提升公共交通体验。这些系统使⽤\\n实时数据来管理交通信号灯、提供路线推荐，并⽀持⾃动驾驶汽⻋。\\n能源管理\\n⼈⼯智能通过预测需求、管理供应和提⾼能源效率来优化智慧城市的能源管理。⼈⼯智能系统可以\\n增强电⽹稳定性，减少能源浪费，并⽀持可再⽣能源的整合。\\n公共安全和保障\\n⼈⼯智能通过监控公共空间、检测异常情况并⽀持应急响应，增强智慧城市的公共安全。⼈⼯智能\\n系统可以改善犯罪预防，增强态势感知，并⽀持快速响应事件。\\n环境监测\\n⼈⼯智能环境监测系统可以追踪空⽓和⽔质，检测污染，并⽀持环境保护⼯作。这些系统提供实时\\n数据，识别污染源，并为环境政策提供信息。\\n第 15 章：⼈⼯智能研究的未来\\n深度学习的进步\\n深度学习的持续进步有望推动⼈⼯智能的进⼀步突破。研究重点是开发更⾼效、更易解释的深度学\\n习模型，以及探索新的架构和训练技术。\\n可解释⼈⼯智能（XAI）\\n可解释⼈⼯智能 (XAI) 旨在使⼈⼯智能系统更加透明易懂。XAI 的研究重点是开发⽤于解释⼈⼯智\\n能决策、增强信任和提⾼问责制的⽅法。\\n⼈⼯智能和神经科学\\n⼈⼯智能与神经科学的交叉研究是⼀个充满希望的研究领域。了解⼈脑可以启发新的⼈⼯智能算法\\n和架构，⽽⼈⼯智能则可以提供对⼤脑功能和认知的深刻洞察。\\n⼈⼯智能安全与保障\\n确保⼈⼯智能系统的安全是⼀个关键的研究领域。这包括开发验证⼈⼯智能⾏为、降低⻛险和防⽌\\n意外后果的⽅法。\\n以⼈为本的⼈⼯智能\\n以⼈为本的⼈⼯智能致⼒于开发符合⼈', 'response': '可解释人工智能（XAI）是一种旨在使人工智能系统的决策过程更加透明和易于理解的技术。根据上下文，XAI的重要性主要体现在以下几个方面：\\n\\n1. **建立信任**：透明度和可解释性是建立对人工智能系统信任的关键。通过让用户能够理解AI的决策过程，可以评估其可靠性和公平性（第20章）。\\n\\n2. **增强责任感**：XAI技术有助于提高AI系统的问责制，使开发者、部署者和用户能够明确各自的角色和职责（段落1）。\\n\\n3. **解决偏见**：XAI可以帮助识别和解决AI系统中可能存在的偏见问题，确保决策的公平性（段落1）。\\n\\n4. **促进道德设计**：将XAI纳入AI系统的设计和开发，有助于确保系统符合伦理原则，保护人权和隐私（第20章）。\\n\\n5. **支持用户控制**：XAI使用户能够更好地理解AI系统的行为，从而增强他们对系统的控制权和自主权（第20章）。\\n\\n6. **推动公众接受**：通过提高AI系统的透明度，XAI有助于提升公众对AI技术的认知和信任，促进其广泛应用（第14章）。\\n\\n7. **未来研究方向**：XAI是人工智能研究的重要领域之一，未来的发展将集中在开发更高效、更易解释的模型，以进一步提升AI系统的透明度和可靠性（第15章）。\\n\\n总之，可解释人工智能被认为是重要的，因为它不仅能够提高AI系统的透明度和可信度，还能确保其决策的公平性、道德性和责任感，从而促进AI技术的负责任发展和广泛应用。'}, 'step_back': {'original_query': '什么是‘可解释人工智能’，为什么它被认为很重要？', 'transformation_type': 'step_back', 'context': '段落 1:\\n透明、负责且有\\n益于社会。关键原则包括尊重⼈权、隐私、不歧视和仁慈。\\n解决⼈⼯智能中的偏⻅\\n⼈⼯智能系统可能会继承并放⼤其训练数据中存在的偏⻅，从⽽导致不公平或歧视性的结果。解决\\n偏⻅需要谨慎的数据收集、算法设计以及持续的监测和评估。\\n透明度和可解释性\\n透明度和可解释性对于建⽴对⼈⼯智能系统的信任⾄关重要。可解释⼈⼯智能 (XAI) 技术旨在使⼈\\n⼯智能决策更易于理解，使⽤⼾能够评估其公平性和准确性。\\n隐私和数据保护\\n⼈⼯智能系统通常依赖⼤量数据，这引发了⼈们对隐私和数据保护的担忧。确保负责任的数据处\\n理、实施隐私保护技术以及遵守数据保护法规⾄关重要。\\n问责与责任\\n建⽴⼈⼯智能系统的问责制和责任制，对于应对潜在危害和确保道德⾏为⾄关重要。这包括明确⼈\\n⼯智能系统开发者、部署者和⽤⼾的⻆⾊和职责。\\n第 20 章：建⽴对⼈⼯智能的信任\\n透明度和可解释性\\n透明度和可解释性是建⽴⼈⼯智能信任的关键。让⼈⼯智能系统易于理解，并深⼊了解其决策过\\n程，有助于⽤⼾评估其可靠性和公平性。\\n稳健性和可靠性\\n确保⼈⼯智能系统的稳健可靠对于建⽴信任⾄关重要。这包括测试和验证⼈⼯智能模型、监控其性\\n能以及解决潜在的漏洞。\\n⽤⼾控制和代理\\n赋予⽤⼾对AI系统的控制权，并赋予他们与AI交互的⾃主权，可以增强信任。这包括允许⽤⼾⾃定\\n义AI设置、了解其数据的使⽤⽅式，以及选择退出AI驱动的功能。\\n道德设计与发展\\n将伦理考量纳⼊⼈⼯智能系统的设计和开发对于建⽴信任⾄关重要。这包括进⾏伦理影响评估、与\\n利益相关者沟通，以及遵守伦理准则和标准。\\n公众参与和教育\\n让公众参与⼈⼯智能的讨论，并教育他们了解其能⼒、局限性和伦理影响，有助于建⽴信任。公众\\n意识宣传活动、教育计划和开放式对话有助于促进公众对⼈⼯智能的理解和接受。\\n第 21 章：⼈⼯智能的前进之路\\n持续研究与创新\\n持续的研究和创新对于提升⼈⼯智能能⼒、应对挑战并充分发挥其潜⼒⾄关重要。这包括投资基础\\n研究、应⽤研究以及新型⼈⼯智能技术和应⽤的开发。\\n负责任的开发和部署\\n负责任地开发和部署⼈⼯智能对于确保其效益得到⼴泛共享并降低其⻛险⾄关重要。这涉及遵守伦\\n理原则、促进公平透明以及保护⼈权和价值观。\\n全球协作与合作\\n全球协作与合作对于应对⼈⼯智能带来的全球挑战和机遇⾄关重要。这包括共享知识、制定标准以\\n及跨境推⼴负责任的⼈⼯智能实践。\\n教育和劳动⼒发\\n\\n段落 2:\\n问题也随之⽽来。为⼈⼯智能的开发\\n和部署建⽴清晰的指导⽅针和道德框架⾄关重要。\\n⼈⼯智能武器化\\n⼈⼯智能在⾃主武器系统中的潜在应⽤引发了重⼤的伦理和安全担忧。需要开展国际讨论并制定相\\n关法规，以应对⼈⼯智能武器的相关⻛险。\\n第五章：⼈⼯智能的未来\\n⼈⼯智能的未来很可能以持续进步和在各个领域的⼴泛应⽤为特征。关键趋势和发展领域包括：\\n可解释⼈⼯智能（XAI）\\n可解释⼈⼯智能 (XAI) 旨在使⼈⼯智能系统更加透明易懂。XAI 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的研究重点是开发⽤于解释⼈⼯智\\n能决策、增强信任和提⾼问责制的⽅法。\\n⼈⼯智能和神经科学\\n⼈⼯智能与神经科学的交叉研究是⼀个充满希望的研究领域。了解⼈脑可以启发新的⼈⼯智能算法\\n和架构，⽽⼈⼯智能则可以提供对⼤脑功能和认知的深刻洞察。\\n⼈⼯智能安全与保障\\n确保⼈⼯智能系统的安全是⼀个关键的研究领域。这包括开发验证⼈⼯智能⾏为、降低⻛险和防⽌\\n意外后果的⽅法。\\n以⼈为本的⼈⼯智能\\n以⼈为本的⼈⼯智能致⼒于开发符合⼈', 'response': '可解释人工智能（XAI）是一种旨在使人工智能系统的决策过程更加透明和易于理解的技术。根据上下文，XAI的重要性主要体现在以下几个方面：\\n\\n1. **建立信任**：透明度和可解释性是建立对人工智能系统信任的关键。通过让用户理解AI的决策过程，可以评估其可靠性和公平性（第20章）。\\n\\n2. **增强责任感**：XAI技术有助于提高AI系统的问责制，使开发者、部署者和用户能够更好地理解系统的行为，从而明确各自的角色和职责（段落1）。\\n\\n3. **解决偏见**：XAI可以帮助识别和解决AI系统中的偏见问题。通过理解AI的决策逻辑，可以检测和纠正训练数据或算法中的潜在偏见（段落1）。\\n\\n4. **用户控制与代理**：XAI赋予用户更多的控制权，使他们能够自定义AI设置、了解数据使用方式，甚至选择退出某些AI驱动的功能，从而增强用户的自主权（第20章）。\\n\\n5. **伦理考量**：XAI是确保AI系统符合伦理原则的重要工具。它有助于进行伦理影响评估，并与利益相关者沟通，从而促进公平、透明和隐私保护（段落3）。\\n\\n6. **未来趋势**：XAI是人工智能未来发展的重要方向之一。研究重点包括开发更高效、更易解释的模型，以及探索新的架构和训练技术（第15章）。\\n\\n总之，可解释人工智能通过提高透明度和可理解性，不仅在技术上推动了AI的进步，还在伦理、社会和法律层面为AI的负责任发展提供了重要支持。'}, 'decompose': {'original_query': '什么是‘可解释人工智能’，为什么它被认为很重要？', 'transformation_type': 'decompose', 'context': '段落 1:\\n问题也随之⽽来。为⼈⼯智能的开发\\n和部署建⽴清晰的指导⽅针和道德框架⾄关重要。\\n⼈⼯智能武器化\\n⼈⼯智能在⾃主武器系统中的潜在应⽤引发了重⼤的伦理和安全担忧。需要开展国际讨论并制定相\\n关法规，以应对⼈⼯智能武器的相关⻛险。\\n第五章：⼈⼯智能的未来\\n⼈⼯智能的未来很可能以持续进步和在各个领域的⼴泛应⽤为特征。关键趋势和发展领域包括：\\n可解释⼈⼯智能（XAI）\\n可解释⼈⼯智能 (XAI) 旨在使⼈⼯智能系统更加透明易懂。XAI 技术正在开发中，旨在深⼊了解⼈\\n⼯智能模型的决策⽅式，从⽽增强信任度和责任感。\\n边缘⼈⼯智能\\n边缘⼈⼯智能是指在设备上本地处理数据，⽽不是依赖云服务器。这种⽅法可以减少延迟，增强隐\\n私保护，并在连接受限的环境中⽀持⼈⼯智能应⽤。\\n量⼦计算和⼈⼯智能\\n量⼦计算有望显著加速⼈⼯智能算法，从⽽推动药物研发、材料科学和优化等领域的突破。量⼦计\\n算与⼈⼯智能的交叉研究前景⼴阔。\\n⼈机协作\\n⼈⼯智能的未来很可能涉及⼈类与⼈⼯智能系统之间更紧密的协作。这包括开发能够增强⼈类能\\n⼒、⽀持决策和提⾼⽣产⼒的⼈⼯智能⼯具。\\n⼈⼯智能造福社会\\n⼈⼯智能正⽇益被⽤于应对社会和环境挑战，例如⽓候变化、贫困和医疗保健差距。“⼈⼯智能造\\n福社会”倡议旨在利⽤⼈⼯智能产⽣积极影响。\\n监管与治理\\n随着⼈⼯智能⽇益普及，监管和治理的需求将⽇益增⻓，以确保负责任的开发和部署。这包括制定\\n道德准则、解决偏⻅和公平问题，以及保护隐私和安全。国际标准合作⾄关重要。\\n通过了解⼈⼯智能的核⼼概念、应⽤、伦理影响和未来发展⽅向，我们可以更好地应对这项变⾰性\\n技术带来的机遇和挑战。持续的研究、负责任的开发和周到的治理，对于充分发挥⼈⼯智能的潜⼒\\n并降低其⻛险⾄关重要。\\n第六章：⼈⼯智能和机器⼈技术\\n⼈⼯智能与机器⼈技术的融合\\n⼈⼯智能与机器⼈技术的融合，将机器⼈的物理能⼒与⼈⼯智能的认知能⼒完美结合。这种协同效\\n应使机器⼈能够执⾏复杂的任务，适应不断变化的环境，并与⼈类更⾃然地互动。⼈⼯智能机器⼈\\n⼴泛应⽤于制造业、医疗保健、物流和勘探领域。\\n机器⼈的类型\\n⼯业机器⼈\\n⼯业机器⼈在制造业中⽤于执⾏焊接、喷漆、装配和物料搬运等任务。⼈⼯智能提升了它们的精\\n度、效率和适应性，使它们能够在协作环境中与⼈类并肩⼯作（协作机器⼈）。\\n服务机器⼈\\n服务机器⼈协助⼈类完成各种任务，包括清洁、送货、客⼾服务和医疗\\n\\n段落 2:\\n改变交通运输。⾃动驾驶\\n汽⻋利⽤⼈  ⼯智能感知周围环境、做出驾驶决策并安全⾏驶。\\n零售\\n零售⾏业利⽤⼈⼯智能进⾏个性化推荐、库存管理、客服聊天机器⼈和供应链优化。⼈⼯智能系统\\n可以分析客⼾数据，预测需求、提供个性化优惠并改善购物体验。\\n制造业\\n⼈⼯智能在制造业中⽤于预测性维护、质量控制、流程优化和机器⼈技术。⼈⼯智能系统可以监控\\n设备、检测异常并⾃动执⾏任务，从⽽提⾼效率并降低成本。\\n教育\\n⼈⼯智能正在通过个性化学习平台、⾃动评分系统和虚拟导师提升教育⽔平。⼈⼯智能⼯具可以适\\n应学⽣的个性化需求，提供反馈，并打造定制化的学习体验。\\n娱乐\\n娱乐⾏业将⼈⼯智能⽤于内容推荐、游戏开发和虚拟现实体验。⼈⼯智能算法分析⽤⼾偏好，推荐\\n电影、⾳乐和游戏，从⽽增强⽤⼾参与度。\\n⽹络安全\\n⼈⼯智能在⽹络安全领域⽤于检测和应对威胁、分析⽹络流量以及识别漏洞。⼈⼯智能系统可以⾃\\n动执⾏安全任务，提⾼威胁检测的准确性，并增强整体⽹络安全态势。\\n第四章：⼈⼯智能的伦理和社会影响\\n⼈⼯智能的快速发展和部署引发了重⼤的伦理和社会担忧。这些担忧包括：\\n偏⻅与公平\\n⼈⼯智能系统可能会继承并放⼤其训练数据中存在的偏⻅，从⽽导致不公平或歧视性的结果。确保\\n⼈⼯智能系统的公平性并减少偏⻅是⼀项关键挑战。\\n透明度和可解释性\\n许多⼈⼯智能系统，尤其是深度学习模型，都是“⿊匣⼦”，很难理解它们是如何做出决策的。增\\n强透明度和可解释性对于建⽴信任和问责⾄关重要。\\n隐私和安全\\n⼈⼯智能系统通常依赖⼤量数据，这引发了⼈们对隐私和数据安全的担忧。保护敏感信息并确保负\\n责任的数据处理⾄关重要。\\n⼯作岗位流失\\n⼈⼯智能的⾃动化能⼒引发了⼈们对⼯作岗位流失的担忧，尤其是在重复性或常规性任务的⾏业。\\n应对⼈⼯智能驱动的⾃动化带来的潜在经济和社会影响是⼀项关键挑战。\\n⾃主与控制\\n随着⼈⼯智能系统⽇益⾃主，控制、问责以及潜在意外后果的问题也随之⽽来。为⼈⼯智能的开发\\n和部署建⽴清晰的指导⽅针和道德框架⾄关重要。\\n⼈⼯智能武器化\\n⼈⼯智能在⾃主武器系统中的潜在应⽤引发了重⼤的伦理和安全担忧。需要开展国际讨论并制定相\\n关法规，以应对⼈⼯智能武器的相关⻛险。\\n第五章：⼈⼯智能的未来\\n⼈⼯智能的未来很可能以持续进步和在各个领域的⼴泛应⽤为特征。关键趋势和发展领域包括：\\n可解释⼈⼯智能（XAI）\\n可解释⼈⼯智能 (XAI) 旨在使⼈⼯智\\n\\n段落 3:\\n理解⼈⼯智能\\n第⼀章：⼈⼯智能简介\\n⼈⼯智能 (AI) 是指数字计算机或计算机控制的机器⼈执⾏通常与智能⽣物相关的任务的能⼒。该术\\n语通常⽤于开发具有⼈类特有的智⼒过程的系统，例如推理、发现意义、概括或从过往经验中学习\\n的能⼒。在过去的⼏⼗年中，计算能⼒和数据可⽤性的进步显著加速了⼈⼯智能的开发和部署。\\n历史背景\\n⼈⼯智能的概念已存在数个世纪，经常出现在神话和⼩说中。然⽽，⼈⼯智能研究的正式领域始于\\n20世纪中叶。1956年的达特茅斯研讨会被⼴泛认为是⼈⼯智能的发源地。早期的⼈⼯智能研究侧\\n重于问题解决和符号⽅法。20世纪80年代专家系统兴起，⽽20世纪90年代和21世纪初，机器学习\\n和神经⽹络取得了进步。深度学习的最新突破彻底改变了这⼀领域。\\n现代观察\\n现代⼈⼯智能系统在⽇常⽣活中⽇益普及。从 Siri 和 Alexa 等虚拟助⼿，到流媒体服务和社交媒体\\n上的推荐算法，⼈⼯智能正在影响我们的⽣活、⼯作和互动⽅式。⾃动驾驶汽⻋、先进的医疗诊断\\n技术以及复杂的⾦融建模⼯具的发展，彰显了⼈⼯智能应⽤的⼴泛性和持续增⻓。此外，⼈们对其\\n伦理影响、偏⻅和失业的担忧也⽇益凸显。\\n第⼆章：⼈⼯智能的核⼼概念\\n机器学习\\n机器学习 (ML) 是⼈⼯智能的⼀个分⽀，专注于使系统⽆需明确编程即可从数据中学习。机器学习\\n算法能够识别模式、做出预测，并随着接触更多数据⽽不断提升其性能。\\n监督学习\\n在监督学习中，算法基于标记数据进⾏训练，其中输⼊数据与正确的输出配对。这使得算法能够学\\n习输⼊和输出之间的关系，并对新的、未知的数据进⾏预测。⽰例包括图像分类和垃圾邮件检测。\\n⽆监督学习\\n⽆监督学习算法基于未标记数据进⾏训练，算法必须在没有明确指导的情况下发现数据中的模式和\\n结构。常⽤技术包括聚类（将相似的数据点分组）和降维（在保留重要信息的同时减少变量数\\n量）。\\n从英语翻译成中⽂(简体) - www.onlinedoctranslator.com\\n强化学习\\n强化学习涉及训练代理在特定环境中做出决策，以最⼤化奖励。代理通过反复试验进⾏学习，并以\\n奖励或惩罚的形式接收反馈。这种⽅法应⽤于游戏、机器⼈技术和资源管理。\\n深度学习\\n深度学习是机器学习的⼀个⼦领域，它使⽤多层⼈⼯神经⽹络（深度神经⽹络）来分析数据。这些\\n⽹络的设计灵感来源于⼈脑的结构和功能。深度学习在图像识别、⾃然语⾔处理和语⾳识别等领域\\n', 'response': '根据提供的上下文内容，\\'可解释人工智能\\'（XAI）的定义和重要性可归纳如下：\\n\\n**定义：**\\n可解释人工智能（XAI）是一类旨在提升人工智能系统透明度的技术，其核心目标是让人类能够理解AI模型的决策逻辑和运作机制。通过开发专门的解释性技术，XAI试图揭示传统\"黑匣子\"式AI（如深度学习模型）的内部决策过程。\\n\\n**重要性：**\\n1. **增强信任**（上下文明确提及）：当用户能理解AI的决策依据时，会更愿意接纳和信赖AI系统。\\n2. **确保问责**（上下文明确提及）：透明性使责任追溯成为可能，这对医疗、金融等关键领域尤为重要。\\n3. **解决伦理问题**（关联上下文）：与AI伦理挑战直接相关，XAI能帮助检测和纠正模型中的偏见，促进公平性。\\n4. **满足监管需求**（关联上下文）：随着全球对AI治理的重视，XAI技术是符合未来监管框架的基础要求。\\n5. **促进人机协作**（关联上下文）：在人类与AI协同工作的场景中，可解释性有助于优化分工和决策流程。\\n\\n上下文特别强调，XAI的重要性源于当前许多先进AI系统（尤其是深度学习）缺乏透明度的现状。这种\"黑匣子\"特性不仅阻碍了技术落地，也加剧了社会对AI的伦理担忧。因此，XAI被视为实现负责任AI发展的关键技术路径之一。'}}\n"
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